JP2016092313A - 磁気部品 - Google Patents
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Abstract
【課題】コイル巻線と放熱シートの放熱性を向上させ、絶縁性に優れた磁気部品を提供する。【解決手段】ケース4と、ケース内に収容され磁性体からなるコア1に対してボビン2を介して巻回されたコイル巻線3と、ケース4の内面に対向するコイル巻線3の外周面の内、少なくとも1つの面とケース4の内面との間に介装されたクッション状の放熱シート5と、を備えて成る。コイル巻線3は、巻回部分における素線導体相互の間に間隙Gが設けられていると共に放熱シート5に押付けられてなる。放熱シート5は、コイル巻線3に押付けられた部分から素線導体31の外周面に沿って間隙の部分に浸入して隣り合う素線導体相互に接してなり、かつ、コイル巻線はスペーサ(変形防止手段)8によって形状が保持される。【選択図】図9
Description
本発明は、例えばスイッチング素子を用いた電力変換装置等のリアクトルなどとして用いられる磁気部品に関するものである。
従来の磁気部品として、放熱性を向上させるためにコイル巻線と金属ケースとの間にクッション状放熱シートを挟む構造があった(例えば特許文献1、2参照)。
特許文献1のような磁気部品にあっては、金属ケースの上にクッション状放熱シートを配置し、コイル巻線を押付けて密着性を向上させる。この例によれば、コイル巻線の巻回部分における巻線相互の間に間隙は無く、クッション性の放熱シートが巻回部分における巻線相互の間に入り難く放熱性が向上しない、またはコイル巻線と放熱シートとの間の楔状の隙間に空気が残り易く、運転時、耐圧試験時の絶縁上の弱点部となる問題がある。
特許文献2のような磁気部品にあっては、金属ケースの上にクッション状放熱シートを配置して、その上に巻線相互の間に間隙が空いたコイル巻線を押付けずに配置している。この例によれば、間隙に封止樹脂が入るので絶縁性能は向上するが、放熱シートとコイル巻線との密着性が低く、放熱性に課題がある。
また、放熱性と絶縁性を向上させるために、予め間隙を設けたコイル巻線をクッション性の放熱シートに押付けた場合、押付ける途中でコイル巻線の巻回部分における巻線相互の間の間隙が広がっていき、コイル巻線がクッション状放熱シートを損傷させるという問題もあった。
特許文献2のような磁気部品にあっては、金属ケースの上にクッション状放熱シートを配置して、その上に巻線相互の間に間隙が空いたコイル巻線を押付けずに配置している。この例によれば、間隙に封止樹脂が入るので絶縁性能は向上するが、放熱シートとコイル巻線との密着性が低く、放熱性に課題がある。
また、放熱性と絶縁性を向上させるために、予め間隙を設けたコイル巻線をクッション性の放熱シートに押付けた場合、押付ける途中でコイル巻線の巻回部分における巻線相互の間の間隙が広がっていき、コイル巻線がクッション状放熱シートを損傷させるという問題もあった。
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、コイル巻線とクッション性の放熱シートとの間に生ずる絶縁上の弱点部を無くし、しかもコイル巻線と放熱シートの放熱性を向上させた磁気部品を提供することを目的としている。
本発明に係る磁気部品は、ケースと、このケース内に収容され磁性体からなるコアに対してボビンを介して巻回されたコイル巻線と、前記ケースの内面に対向する前記コイル巻線の外周面の内、少なくとも1つの面と前記ケースの内面との間に介装されたクッション状の放熱シートと、を備えて成り、前記コイル巻線は、巻回部分における素線導体相互の間に間隙が設けられていると共に前記放熱シートに押付けられてなり、前記放熱シートは、前記コイル巻線に押付けられた部分から前記素線導体の外周面に沿って前記間隙の部分に浸入して隣り合う前記素線導体相互に接してなり、かつ、前記コイル巻線は変形防止手段によって形状が保持されたものであること、を特徴とするものである。
本発明によれば、コイル巻線は、巻回部分における素線導体相互の間に間隙が設けられていると共に放熱シートに押付けられてなり、前記放熱シートは、コイル巻線に押付けられた部分から素線導体の外周面に沿って前記間隙の部分に浸入して隣り合う素線導体相互に接してなり、かつ、前記コイル巻線は変形防止手段によって形状が保持されるようにしたことにより、コイル巻線とクッション性の放熱シートとの間に楔状の隙間が形成されるのが抑制され、放熱性と絶縁性が共に向上する。
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1による磁気部品の巻線構造を概念的に示す上面図、図2は図1に示す磁気部品の要部構成を概念的に示す正面断面図、図3は図1に示す磁気部品の巻線構造を示す分解上面図、図4は図1に示す磁気部品の要部構成を概念的に示す側面断面図である。なお、磁気部品は、コイル巻線と、コアを有し、インダクタンス特性を有するものであり、例えば半導体スイッチング素子を用いた電力変換装置などに用いられる。図において、磁気部品は、磁性体でなるコア1、絶縁材でなるボビン2、ボビン2に巻回されたコイル巻線3、前記コア1、ボビン2、及びコイル巻線3を収容する金属製のケース4、ケース4の内面に対向するコイル巻線3の外周面の内、少なくとも1つの面との間に介装されたクッション状の放熱シート5、並びにケース1の内部に充填された封止樹脂6によって構成されている。なお、断面図における封止樹脂6の斜線は省略している。
図1は本発明の実施の形態1による磁気部品の巻線構造を概念的に示す上面図、図2は図1に示す磁気部品の要部構成を概念的に示す正面断面図、図3は図1に示す磁気部品の巻線構造を示す分解上面図、図4は図1に示す磁気部品の要部構成を概念的に示す側面断面図である。なお、磁気部品は、コイル巻線と、コアを有し、インダクタンス特性を有するものであり、例えば半導体スイッチング素子を用いた電力変換装置などに用いられる。図において、磁気部品は、磁性体でなるコア1、絶縁材でなるボビン2、ボビン2に巻回されたコイル巻線3、前記コア1、ボビン2、及びコイル巻線3を収容する金属製のケース4、ケース4の内面に対向するコイル巻線3の外周面の内、少なくとも1つの面との間に介装されたクッション状の放熱シート5、並びにケース1の内部に充填された封止樹脂6によって構成されている。なお、断面図における封止樹脂6の斜線は省略している。
コア1は、磁気回路を形成しコイル巻線3により発生する磁束を強める機能がある。ボビン2はコイル巻線3とコア1の位置決めを行う機能と、コイル巻線3とコア1を絶縁する機能をもつ。封止樹脂6は、コア1、ボビン2、コイル巻線3、クッション状の放熱シート5をケース4内で固定する機能を有すると共に、コア1、コイル巻線3における発熱をケース4に伝導し冷却する機能を持つ。封止樹脂6としては、熱導電率の高いフィラーが含まれているものを使用することで、コア1やコイル巻線3の発熱をケース4に伝導し、冷却させる機能が向上する。ケース4は、図示していない冷却器に熱伝導性の良好なグリスを介して接続され、発熱を有効に逃がし、磁気部品を効率的に冷却することができる。なお、ケース4は、冷却器と一体の構成としてもよい。
コイル巻線3は、素線導体31を、図1〜図4に示すように直方体状に巻回したものである。ここでは、平角線をエッジワイズ状に巻回し、図4のように巻回部分における素線導体31相互の間には間隙Gが設けられ、コイル巻線3の両端部にはリード部32が形成されている。ボビン2は筒状部の中央部で図4に示すように、ボビン2A、ボビン2Bに2分割され、筒状部の両端部には鍔状の側壁内面2aが形成されている。コア1は図3に示すように、コア1A、コア1B、コア1C、コア1Dに4分割されており、コイル巻線3の内周側にボビン2が装着され、ボビン2の内側にコア1が装着される。
図3に示すコア1、ボビン2、及びコイル巻線3を組み立てる際には、コア1との接合部分を接着材(図示省略)で固定する。そして、そのコイル組立体7をケース4の内部に組付ける際には、図2及び図4に示すように、クッション状の放熱シート5をケース4の底部に配置し、コイル組立体7の巻線部分を放熱シート5に押付けた状態で固定する。なお、クッション状の放熱シート5としては、特に限定されるものではないが例えば、シリコン樹脂に熱伝導率の高い金属酸化物の粒子等を混合した電気絶縁性を有する公知のクッション性の材料で、荷重に対して粘土の如く変形可能で、しかも弾力性を保持しているものを用いることができる。
以下、図5を参照してコイル巻線3と放熱シート5との関係について説明する。なお、図5はコイル巻線とクッション性の放熱シートとの間に形成される隙間の例を説明する図であり、(a)は本発明の実施の形態1の場合、(b)はコイル巻線を放熱シートに押付けていない場合、(c)は巻回部分における素線導体相互の間に間隙がないものを放熱シートに押付けた場合である。先ず、コイル巻線3を放熱シート5に押付けていない場合、図5(b)に示すように、楔状の隙間Vが残る。また、素線導体相互の間の間隙Gを無くして放熱シート5に押付けた場合、図5(c)に示すように、略同様の楔状の隙間Vが残る。
これに対して、実施の形態1の場合図5(a)に示すように、前述の楔状の隙間Vは形成されず、コイル組立体7の巻線部分を放熱シート5に押付けると、図4に示すように放熱シート5は、コイル巻線3に押付けられた部分からコイル巻線3の素線導体31の外周面に沿って間隙Gの部分に浸入して隣り合う素線導体31、31の双方に接した状態となる。コイル巻線3と放熱シート5との間に図5(b)のような楔状の隙間Vが形成されると、コイル巻線3での発熱が放熱シート5に伝わるのが阻害される。更に絶縁上の問題も引き起こす。一般に、2つの金属間に絶縁材を挟み電圧を印加した時、楔状の空気の隙間が絶縁上の弱点となる。これは、空気の誘電率は固体の誘電率よりも低く、空気の電界が高くなり、空気で放電が発生する電界は、固定で放電が発生する電界よりも低いことによる。
その一方、コイル巻線に間隙Gを設けるだけで、ボビンに対してコイル巻線が横に広がり易い状態の場合、クッション状の放熱シートに押付けたときに別の問題が生じる。図6はコイル巻線をクッション性の放熱シートに押付けたときの一般的な挙動を説明する参考図である。巻回部分に間隙Gを設けたコイル巻線3を巻線間が規制されていない状態で単に放熱シート5に押付けた場合、コイル巻線3の間隙Gにクッション状放熱シートが入り、それがコイル巻線3の間隙を広げ、押付ける過程で図6に示すように素線導体31が初期状態に対して斜めに変形する。そうすると、放熱シート5と素線導体31との間に別の隙間V1ができたり、放熱シート5が破損したりする。
実施の形態1では前述の問題を防ぐために、コイル巻線3の巻回部分の自由長L(図3に示す)よりもボビン2の幅(図4に示す左右の鍔状の側壁内面2a、2a間の距離)Wbが狭くなるようにし、巻回部分の巻始め3aと巻終わり3bがボビン2の側壁内面2aに接するように構成されている。なお、エナメル線をコイル形状に曲げた後、隣り合う素線導体相互の間隙Gが一定であれば、コイル巻線3を例えば伸ばすこと(図3で言えば、上下にコイル巻線を伸ばす)でコイル巻線3の間隙Gを広げ、自由長Lを調整することが可能である。
そのようにして、自由長L>ボビン2の幅Wbとした状態で組立てられたコイル組立体7のコイル巻線3を放熱シート5に押付けた場合、巻回部分の各間隙Gは一定となり、各間隙Gの部分に放熱シート5が垂直に一様に浸入する。これにより放熱シート5の破損を防ぐことができ、コイル巻線3の変形も防ぐことができる。即ち、実施の形態1ではコイル巻線3の巻回部分に間隙Gを設けると共に、コイル巻線3の巻始め3aの外側面と巻終わり3bの外側面を、巻回部分のコイルの自由長Lよりもボビン2の幅Wbの狭い、それぞれ対向するボビン2の鍔状の側壁内面2a、2aに当接させることにより、コイル巻線3の変形防止手段を構成している。
なお、図4に示すようにこの実施の形態1ではボビン2の上端部をケース4の上端部の淵に固定したときに、ボビン2を介してコイル巻線3が所定の厚みの放熱シート5に押付けられるように構成されている。そのため、放熱シート5の食い込み長さは、蓋(図示省略)を除いたケース4の上端部の淵とボビン2の固定部分までの高さと放熱シート5の厚みで決まる値となる。また、ボビン2とケース4を固定することでコイル巻線3と放熱シート5との固着性が向上する。なお、クッション状の放熱シート5の介装位置は、ケース4の内面に対向しているコイル巻線3の外周面の内、少なくとも1つの面との間であれば特に限定されるものではない。
次に、図7を用いて図4のように構成された実施の形態1の磁気部品の絶縁特性について説明する。なお、図7は本発明の実施の形態1の効果を説明する図であり、横軸はコイル巻線の間隙Gへの放熱シート5の食い込み長さ、縦軸は部分放電開始電圧を示す。図5(b)のようにコイル巻線3をクッション状の放熱シート5に押付けないときは、食い込み長さは0となる。曲線Aはコイル巻線3に間隙Gを設けた実施の形態1の場合であり、放熱シート5の食い込み長さが大きくなるに従って、部分放電開始電圧が上昇する。これは、絶縁の弱点部である楔状の隙間Vに相当する部分に放熱シート5が浸入し、楔状の隙間Vが実質的に除去されたことによる。
一方、曲線Bはコイル巻線3に間隙Gがない場合であり、放熱シート5の食い込み長さが角R(素線導体31の断面における角部の半径)よりも短い領域では、食い込み長さに応じて、部分放電開始電圧は上昇する。しかし、放熱シート5の食い込み長さが角Rの手前になると、部分放電開始電圧の上昇は鈍くなり、角R以上では部分放電開始電圧は上昇しない。これは、コイル巻線3に間隙Gが無いときには、図5(c)のように隣接する素線導体31の角部に楔状の隙間Vが残るためである。
なお、コイル巻線3の間隙Gを0.2mmとして図7と同様に効果を確認したが、放熱シート5の楔状の隙間Vへの浸入のし易さは、放熱シート5の硬度に依存することが確認された。その結果から明らかなことは、コイル巻線3の間隙Gは放熱シート5の硬度に応じて決めればよい。
なお、コイル巻線3の間隙Gを0.2mmとして図7と同様に効果を確認したが、放熱シート5の楔状の隙間Vへの浸入のし易さは、放熱シート5の硬度に依存することが確認された。その結果から明らかなことは、コイル巻線3の間隙Gは放熱シート5の硬度に応じて決めればよい。
次に、熱伝導性の効果について説明する。図4のようにコイル巻線3を放熱シート5に押付けることで、コイル巻線3とクッション状の放熱シート5の接触面積が増加する。このときの熱伝導率の変化を図8で説明する。図8は本発明の実施の形態1の他の効果を説明する図であり、間隙Gがあるとき、ないときのそれぞれにおいて測定された、食い込み長さと熱伝導率の関係を表す。コイル巻線3に間隙Gがないとき、曲線Bで示すように食い込み長さがコイル巻線3の角R付近になると、熱伝導率は向上しない。なお、熱伝導率は、計算で求めたが、実際にはコイル巻線3に間隙Gがないときには、楔状の隙間Vに放熱シート5が浸入し難くなるため、熱伝導率は低下する。一方、コイル巻線3に間隙Gがあるときには、曲線Aで示すように楔状の隙間V及び間隙Gの部分に放熱シート5が浸入し易くなるため、熱伝導率は計算値とほぼ同様に向上する。
上記のように実施の形態1は、コイル巻線3の巻回部分における素線導体相互の間に間隙Gを設けると共に、コイル巻線3の巻始め3aの外側面と巻終わり3bの外側面をそれぞれ対向するボビン2の鍔状の側壁内面2aにばね弾性を働かせた状態で当接させることにより、コイル巻線3の変形防止手段を構成し、さらにクッション状の放熱シート5に対してコイル巻線3の外周面を押付けることで、放熱シート5をコイル巻線3の素線導体31の外周面に沿って間隙Gの部分に浸入させ、放熱シート5が隣り合う素線導体31相互に接するようにしたことで、楔状の隙間Vの発生をなくしたものである。
上記のように構成された実施の形態1によれば、コイル巻線3と放熱シート5との間に楔状の隙間Vが形成されるのが抑制され、更にコイル巻線3の間隙G部に放熱シート5が安定して浸入し、コイル巻線3と放熱シート5の接触面積が増加するため放熱性が向上すると共に、部分放電開始電圧が向上する。また、コイル巻線3には、前述のように構成された変形防止手段を備えたため、コイル巻線3を放熱シート5に押付けるときに、コイル巻線3の巻回部分が傾いたり、間隙Gが広がるなどの変形が防止されるため、放熱シート5が損傷することなく、コイル巻線3と放熱シート5を密着させることができる。また、コイル巻線3をエッジワイズ巻としたことで、単層巻としたときの占積率が向上する。
実施の形態2.
図9は本発明の実施の形態2による磁気部品の要部構成を概念的に示す側面断面図である。図に示すように、コイル巻線3における放熱シート5に対向された部分(図の下側部分)の隣り合う素線導体31相互の間には一定の間隙Gを形成してコイル巻線3の変形を防止する変形防止手段としてのスペーサ8がそれぞれ挿入されている。このスペーサ8は樹脂、絶縁紙、金属などで、素線導体31の被膜を傷つけないものであれば良い。そのスペーサ8を挿入した状態でコイル組立体7を放熱シート5に押付け、コイル組立体7をケース4に固定する。その後、スペーサ5を取り除き、封止樹脂(図示省略)でコイル巻線3、コア1、ボビン2を一体的に固定する。素線導体31の間にスペーサ8を入れることで、コイル巻線3の間隙Gを安定させることができる。なお、スペーサ8は樹脂や絶縁紙などの絶縁体であれば、取り除かずにそのままにして、封止樹脂で固めてもよい。また、封止樹脂で固める前にスペーサ8を取り除くようにする場合は、スペーサ8を、図2で説明すると、コイル巻線3の角部や側部など上に引き抜き易い位置に設ければよい。
図9は本発明の実施の形態2による磁気部品の要部構成を概念的に示す側面断面図である。図に示すように、コイル巻線3における放熱シート5に対向された部分(図の下側部分)の隣り合う素線導体31相互の間には一定の間隙Gを形成してコイル巻線3の変形を防止する変形防止手段としてのスペーサ8がそれぞれ挿入されている。このスペーサ8は樹脂、絶縁紙、金属などで、素線導体31の被膜を傷つけないものであれば良い。そのスペーサ8を挿入した状態でコイル組立体7を放熱シート5に押付け、コイル組立体7をケース4に固定する。その後、スペーサ5を取り除き、封止樹脂(図示省略)でコイル巻線3、コア1、ボビン2を一体的に固定する。素線導体31の間にスペーサ8を入れることで、コイル巻線3の間隙Gを安定させることができる。なお、スペーサ8は樹脂や絶縁紙などの絶縁体であれば、取り除かずにそのままにして、封止樹脂で固めてもよい。また、封止樹脂で固める前にスペーサ8を取り除くようにする場合は、スペーサ8を、図2で説明すると、コイル巻線3の角部や側部など上に引き抜き易い位置に設ければよい。
上記のように構成された実施の形態2によれば、変形防止手段としてコイル巻線3の間隙G部分にスペーサ8を挿入するようにしたので、組立前のコイル巻線3の間隙Gが一定でないときや、引き伸ばし等によって所望の寸法に調整することが困難な場合などでも、コイル巻線3の間隙Gが安定しているので、コイル巻線3を放熱シート5に押付けるときにコイル巻線3の形状を容易に一定に保持できるという効果が得られる。
実施の形態3.
図10は本発明の実施の形態3による磁気部品の要部構成を概念的に示す側面断面図である。図において、ボビン2の筒状部の図における下側の面とコイル巻線3の内周面が接触する部分には変形防止手段としての接着材9が設けられ、コイル巻線3はボビン2に対して接着されて、コイル巻線3の間隙Gが一定となるように構成されている。なお、接着材9は図示し得る厚みを有していないため、施工個所の一部のみを引出線で示している。また、接着材9はコイル巻線3の発熱温度よりも高い耐熱性を有するものを使用する。その後、実施の形態1と同様に、クッション状の放熱シート5をケース4の底部に配置し、コイル組立体7の巻回部分を放熱シート5に押付けてコイル巻線3と放熱シート5の間に形成される図5に示す楔状の隙間Vを放熱シート5で埋めると共に、放熱シート5を間隙Gに浸入させた状態でコイル組立体7とケース4とを固定する。
図10は本発明の実施の形態3による磁気部品の要部構成を概念的に示す側面断面図である。図において、ボビン2の筒状部の図における下側の面とコイル巻線3の内周面が接触する部分には変形防止手段としての接着材9が設けられ、コイル巻線3はボビン2に対して接着されて、コイル巻線3の間隙Gが一定となるように構成されている。なお、接着材9は図示し得る厚みを有していないため、施工個所の一部のみを引出線で示している。また、接着材9はコイル巻線3の発熱温度よりも高い耐熱性を有するものを使用する。その後、実施の形態1と同様に、クッション状の放熱シート5をケース4の底部に配置し、コイル組立体7の巻回部分を放熱シート5に押付けてコイル巻線3と放熱シート5の間に形成される図5に示す楔状の隙間Vを放熱シート5で埋めると共に、放熱シート5を間隙Gに浸入させた状態でコイル組立体7とケース4とを固定する。
上記実施の形態3においては、ボビン2とコイル巻線3とを接着材9で固定することでコイル巻線3の間隙Gを一定にする。このようにコイル巻線3の間隙Gを確保することで、コイル巻線3とクッション状の放熱シート5との間の楔状の隙間Vを、放熱シート5で埋めることで隙間Vの発生を確実に無くす。その後、封止樹脂(図示省略)でコイル巻線3、コア1、ボビン2を固定する。
上記のように構成された実施の形態3によれば、接着材9を用いた変形防止手段によってコイル巻線3の内周面をボビン2の筒状部分に固定することでコイル巻線3の間隙Gが保持されるようにしたので、コイル巻線3と放熱シート5との間の楔状の隙間Vをクッション状の放熱シート5で安定して埋めると共に、放熱シート5を間隙Gに浸入させて熱伝導率を上げ、放熱性と絶縁特性を向上させることができる。
上記のように構成された実施の形態3によれば、接着材9を用いた変形防止手段によってコイル巻線3の内周面をボビン2の筒状部分に固定することでコイル巻線3の間隙Gが保持されるようにしたので、コイル巻線3と放熱シート5との間の楔状の隙間Vをクッション状の放熱シート5で安定して埋めると共に、放熱シート5を間隙Gに浸入させて熱伝導率を上げ、放熱性と絶縁特性を向上させることができる。
実施の形態4.
図11は本発明の実施の形態4による磁気部品の要部構成を概念的に示す側面断面図である。図において、ボビン2Aの筒状部分の図における下側の面には、コイル巻線3の巻回部分における素線導体31の内周部を所定寸法受け入れることによって該コイル巻線3の内周部を係止するように設けられた変形防止手段としての複数の溝2bが設けられている。なお、溝2bの形成位置はボビン2の筒状部分の外周面における1面だけで良く、あるいは円弧状の角部の1か所としても良い。また、コイル巻線3は溝2bを設けたボビン2Aに対して素線導体31を巻回することによって形成する。その後、コイル組立体7のコイル巻線3をクッション状の放熱シート5に押付けつつケース4に固定し、封止樹脂でコイル巻線3、コア2、ボビン2bを固定する。
図11は本発明の実施の形態4による磁気部品の要部構成を概念的に示す側面断面図である。図において、ボビン2Aの筒状部分の図における下側の面には、コイル巻線3の巻回部分における素線導体31の内周部を所定寸法受け入れることによって該コイル巻線3の内周部を係止するように設けられた変形防止手段としての複数の溝2bが設けられている。なお、溝2bの形成位置はボビン2の筒状部分の外周面における1面だけで良く、あるいは円弧状の角部の1か所としても良い。また、コイル巻線3は溝2bを設けたボビン2Aに対して素線導体31を巻回することによって形成する。その後、コイル組立体7のコイル巻線3をクッション状の放熱シート5に押付けつつケース4に固定し、封止樹脂でコイル巻線3、コア2、ボビン2bを固定する。
上記のように構成された実施の形態4においては、ボビン2Aに溝2bが設けられていることにより、クッション状の放熱シート5に押付ける面のコイル巻線3の間隙Gが安定して保持されるため、押付けの過程でコイル巻線3と放熱シート5との間に生じる楔状の隙間に、クッション状の放熱シート5が確実に埋め込まれて、コイル巻線3と放熱シート5との間に楔状の隙間が形成されるのが抑制され、放熱性と絶縁性が向上する。
実施の形態5.
図12は本発明の実施の形態5による磁気部品の要部構成を概念的に示す側面断面図である。なお、図12は磁気部品を構成するコイル巻線3がクッション状の放熱シート5に押付けられている部分の内、放熱シート5と、隣り合う素線導体31のみを示している。図において、コイル巻線3の絶縁被膜31bは、放熱シート5に押付けられている図における下側の面が除去され、当該部分では素線導体31の導体31aが放熱シート5に直接接触されている。なお、変形防止手段の装備など、その他の構成は実施の形態1と同様である。
図12は本発明の実施の形態5による磁気部品の要部構成を概念的に示す側面断面図である。なお、図12は磁気部品を構成するコイル巻線3がクッション状の放熱シート5に押付けられている部分の内、放熱シート5と、隣り合う素線導体31のみを示している。図において、コイル巻線3の絶縁被膜31bは、放熱シート5に押付けられている図における下側の面が除去され、当該部分では素線導体31の導体31aが放熱シート5に直接接触されている。なお、変形防止手段の装備など、その他の構成は実施の形態1と同様である。
上記のように構成された実施の形態5では、コイル巻線3の放熱シート5に対向する面の絶縁被膜31bを除去した構成としたことにより、銅線でなる導体31aの発熱が、熱伝導率が低いエナメル線の絶縁被膜31bの存在によって妨げとなることがなく、導体31aから直接放熱シート5に伝達されるので、素線導体31とケース4間の熱伝導率が向上し、放熱性が向上するという更なる効果が得られる。
実施の形態6.
図13は本発明の実施の形態6による磁気部品の要部構成を概念的に示す側面断面図である。本実施の形態6は、実施の形態5に対して、コイル巻線3の巻回部分における放熱シート5が浸入する部分までの絶縁被膜31bも除去し、間隙G1を図12の間隙Gよりも小さくできるようにしたものである。図において、素線導体31の絶縁被膜31bが除去されている部分は、放熱シート5に押付けられている面から放熱シート5が巻回部分の素線導体31の外周面に沿って食い込むように浸入している部分に跨って連なっており、その絶縁被膜31bが除去されている部分の全体が放熱シート5に直接接触している。その他の構成は実施の形態5と同様である。
図13は本発明の実施の形態6による磁気部品の要部構成を概念的に示す側面断面図である。本実施の形態6は、実施の形態5に対して、コイル巻線3の巻回部分における放熱シート5が浸入する部分までの絶縁被膜31bも除去し、間隙G1を図12の間隙Gよりも小さくできるようにしたものである。図において、素線導体31の絶縁被膜31bが除去されている部分は、放熱シート5に押付けられている面から放熱シート5が巻回部分の素線導体31の外周面に沿って食い込むように浸入している部分に跨って連なっており、その絶縁被膜31bが除去されている部分の全体が放熱シート5に直接接触している。その他の構成は実施の形態5と同様である。
上記のように構成された実施の形態6においては、絶縁皮膜31bを除去した部分の素線導体31相互の間隙Gが絶縁皮膜31bを有する部分よりも大きくなることで、クッション状の放熱シート5がその間隙Gに入り易くなる。また、コイル巻線3における巻回部分の素線導体31相互の間隙G1を実施の形態5の間隙Gよりも小さくすることができるので放熱性が向上すると共にコイル巻線3の全長を小さくすることも可能になるという更なる効果が得られる。
実施の形態7.
図14は本発明の実施の形態7による磁気部品の要部構成を概念的に示す側面断面図である。図において、コイル巻線3Aは絶縁被膜を設けていない導体31aによって形成されており、巻回部分の短絡を防ぐために隣り合う導体31a相互の間に絶縁性のスペーサ8Aが介装されている。スペーサ8Aは実施の形態2におけるスペーサ8と同様、コイル巻線3Aの変形防止手段を兼ねており、コイル巻線3Aをクッション状の放熱シート5に押付けた際にコイル巻線3Aが変形するのを防いでいる。なお、放熱シート5に押付けた後、何れも図示していない封止樹脂で、コア、ボビンと共にコイル巻線3Aを固定する。その他の構成は実施の形態5と同様である。
図14は本発明の実施の形態7による磁気部品の要部構成を概念的に示す側面断面図である。図において、コイル巻線3Aは絶縁被膜を設けていない導体31aによって形成されており、巻回部分の短絡を防ぐために隣り合う導体31a相互の間に絶縁性のスペーサ8Aが介装されている。スペーサ8Aは実施の形態2におけるスペーサ8と同様、コイル巻線3Aの変形防止手段を兼ねており、コイル巻線3Aをクッション状の放熱シート5に押付けた際にコイル巻線3Aが変形するのを防いでいる。なお、放熱シート5に押付けた後、何れも図示していない封止樹脂で、コア、ボビンと共にコイル巻線3Aを固定する。その他の構成は実施の形態5と同様である。
なお、スペーサ8Aは、コイル巻線3Aを放熱シート5に押付けた後、巻回部分が安定すれば封止樹脂で固める前に取り除いてもよい。コイル巻線3の隙間Gが安定して確保できない場合は、図9のコイル巻線の上面、場合によっては全周にスペーサを入れる。また、巻回部分の短絡を防ぐために、実施の形態3で説明したように、ボビン2と素線導体31を接着することでコイル巻線3の間隙Gを確保してもよい。その他、実施の形態4で説明したように、ボビン2に溝を切り、コイル巻線間に間隙ができるように巻回してもよい。
上記のように構成された実施の形態7においては、コイル巻線3Aには絶縁被膜が設けられていないので、コイル巻線3Aと図示していないケース4との間の熱伝導率が向上して放熱性が向上する。さらに絶縁被膜された電線を使わないので、小形化できるという更なる効果が得られる。
上記のように構成された実施の形態7においては、コイル巻線3Aには絶縁被膜が設けられていないので、コイル巻線3Aと図示していないケース4との間の熱伝導率が向上して放熱性が向上する。さらに絶縁被膜された電線を使わないので、小形化できるという更なる効果が得られる。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態の一部または全部を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。例えば、変形防止手段は各実施の形態の手法を任意に複数組み合わせることができる。
1(1A、1B、1C、1D) コア、2(2A、2B) ボビン、2a 側壁内面、
2b 溝、3、3A コイル巻線、3a 巻始め、3b 巻終わり、31 素線導体、
31a 導体、31b 絶縁被膜、32 リード部、4 ケース、5 放熱シート、
6 封止樹脂、7 コイル組立体、8、8A スペーサ、9 接着材、L 自由長、
G、G1 間隙、V、V1 隙間、Wb ボビン2の幅。
2b 溝、3、3A コイル巻線、3a 巻始め、3b 巻終わり、31 素線導体、
31a 導体、31b 絶縁被膜、32 リード部、4 ケース、5 放熱シート、
6 封止樹脂、7 コイル組立体、8、8A スペーサ、9 接着材、L 自由長、
G、G1 間隙、V、V1 隙間、Wb ボビン2の幅。
Claims (9)
- ケースと、このケース内に収容され磁性体からなるコアに対してボビンを介して巻回されたコイル巻線と、前記ケースの内面に対向する前記コイル巻線の外周面の内、少なくとも1つの面と前記ケースの内面との間に介装されたクッション状の放熱シートと、を備えて成り、前記コイル巻線は、巻回部分における素線導体相互の間に間隙が設けられていると共に前記放熱シートに押付けられてなり、前記放熱シートは、前記コイル巻線に押付けられた部分から前記素線導体の外周面に沿って前記間隙の部分に浸入して隣り合う前記素線導体相互に接してなり、かつ、前記コイル巻線は変形防止手段によって形状が保持されたものであること、を特徴とする磁気部品。
- 前記コイル巻線はエッジワイズに巻回されていることを特徴とする請求項1記載の磁気部品。
- 前記変形防止手段は、前記コイル巻線における巻回部分の巻始めの外側面と巻終わりの外側面をそれぞれ対向する前記ボビンの鍔状の側壁内面に当接させることにより機能させてなることを特徴とする請求項1または請求項2記載の磁気部品。
- 前記変形防止手段は、前記コイル巻線の巻回部分における前記間隙に介装されたスペーサからなることを特徴とする請求項1または請求項2記載の磁気部品。
- 前記変形防止手段は、前記コイル巻線と前記ボビンとの間に設けられた接着材からなることを特徴とする請求項1または請求項2記載の磁気部品。
- 前記変形防止手段は、前記コイル巻線の巻回部分における素線導体の内周部を係止するように前記ボビンに設けられた複数の溝からなることを特徴とする請求項1または請求項2記載の磁気部品。
- 前記コイル巻線は、前記放熱シートに対向した面の前記素線導体の絶縁被膜が除去され、当該部分の導体が前記放熱シートに直接接触されていることを特徴とする請求項1から請求項6までの何れかに記載の磁気部品。
- 前記素線導体の絶縁被膜が除去されている部分は、前記放熱シートに対向した面から前記放熱シートが前記素線導体の外周面に沿って前記間隙の部分に浸入している部分に跨って連なり、その絶縁被膜が除去されている部分の全体が前記放熱シートに接触されていることを特徴とする請求項7記載の磁気部品。
- 前記コイル巻線の巻回部分の全体が絶縁被覆のない素線導体で形成されていることを特徴とする請求項1から請求項6までの何れかに記載の磁気部品。
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- 2014-11-10 JP JP2014227641A patent/JP2016092313A/ja active Pending
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